Программа Сервисный Центр
0

Прецизионный драйвер 8-канального 18-битного АЦП на основе микромощных ОУ


Операционные усилители (ОУ), используемые для управления 18-битными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), как правило, потребляют столько же тока, сколько и сам АЦП, а их смещение нередко значительно превышает смещение АЦП. Когда же необходимо управлять несколькими каналами АЦП, рассеиваемая мощность резко увеличивается и достигает неприемлемых уровней.

Если требуется 18-битная точность, но высокая скорость выборки не нужна, и частота входных сигналов мала, для управления 18-битным 8-канальным АЦП LTC2348-18 с одновременной выборкой может использоваться описываемый в статье буфер. При этом основные характеристики схемы, определяющие ее точность, такие как отношение сигнал/шум, общие гармонические искажения (THD) и смещение, будут соответствовать типовым техническим спецификациям на LTC2348-18, а рассеиваемая мощность будет очень низкой.

Описание схемы

LTC2348-18 – это 8-канальный 18-битный АЦП последовательных приближений с одновременной выборкой и широким диапазоном синфазных входных напряжений. В полном диапазоне входных сигналов ±10.24 В типовые значения THD и отношения сигнал/шум равны, соответственно, –109 дБ и 96.7 дБ, а напряжение смещения не превышает ±550 мкВ. Типовая мощность, потребляемая микросхемой на максимальной частоте 200 тысяч выборок в секунду (kSPS), равна 140 мВт. При работе в описываемом приложении на скорости 10 kSPS типовая мощность рассеивания АЦП в случае использовании режима «дремоты» (NAP) падает до 45 мВт.

LT6020 представляет собой сдвоенный микромощный прецизионный ОУ со скоростью нарастания 5 В/мкс. входным напряжением смещения менее 30 мкВ и максимальным током потребления всего 100 мкА на усилитель.

На Рисунке 1 показан ОУ LT6020 в конфигурации неинвертирующего буфера, управляющий аналоговыми входами LTC2348-18. Максимальная мощность, рассеиваемая каждым ОУ, равна всего 3 мВт. Для всех восьми каналов это добавляет лишь 24 мВт, что составляет примерно половину от мощности, рассеиваемой АЦП на скорости 10 kSPS.

Прецизионный драйвер 8-канального 18-битного АЦП на основе микромощных ОУ
Рисунок 1.Буфер LT6020, управляющий 8-канальным АЦП последовательных
приближений LTC2348-18.

RC-фильтр на выходе буфера минимизирует вклад шума LT6020 и снижает помехи выборки, создаваемые входным мультиплексором и запоминающим конденсатором. Для выбранной постоянной времени RC величину сопротивления R следует брать насколько возможно малой, чтобы уменьшить падение напряжения на резисторе. Это приведет к ошибке усиления, если выходному сигналу фильтра не хватит времени для полного установления. В то же время, сопротивление резистора R должно быть достаточно большим, чтобы не допустить возникновения звона на выходе ОУ, увеличивающего искажения и время установления.

Прецизионный драйвер 8-канального 18-битного АЦП на основе микромощных ОУ
Рисунок 2.БПФ массива из 8192 выходных значений
для схемы на Рисунке 1.

LTC2348-18 может работать в двух различных режимах. В первом, полностью дифференциальном режиме, для обоих аналоговых входов каждого канала требуется отдельный усилитель. Во втором режиме, псевдо-дифференциальном, управлять нужно только одним аналоговым входом, поскольку второй вход заземляется. Второй режим использован в схеме на Рисунке 1. Псевдо-дифференциальный режим позволяет сократить количество необходимых компонентов и снизить потребляемую мощность. Недостатком использования этого режима является значительный рост интегральной нелинейности.

Прецизионный драйвер 8-канального 18-битного АЦП на основе микромощных ОУ
Рисунок 3.Зависимость отношения сигнал/шум и THD от
скорости выборки для схемы на Рисунке 1.

Характеристики схемы

На Рисунке 2 можно увидеть результат БПФ, выполненного для массива из 8192 выходных значений LTC2348-18 в псевдо-дифференциальном включении при управлении буфером LT6020 (Рисунок 1). При частоте выборки 10 ksps THD составляет –109 дБ а отношение сигнал/шум равно 95.8 дБ, что практически не отличается от типовых значений, указанных в справочных данных на микросхему LTC2348-18. На Рисунке 3 показаны зависимости отношения сигнал/шум и общих нелинейных искажений (THD) от скорости выборки. Как можно видеть, кривая зависимости отношения сигнал/шум остается довольно плоской в районе 96 dBFS (децибел относительно полной шкалы), а рост THD начинается от уровня –108 дБ.

Прецизионный драйвер 8-канального 18-битного АЦП на основе микромощных ОУ
Рисунок 4.Зависимость отношения сигнал/шум и THD от частоты
входного сигнала для схемы на Рисунке 1.

Рисунок 4 иллюстрирует зависимость отношения сигнал/шум и THD от частоты входного сигнала. Как сигнал/шум, так и THD, начиная с частоты 100 Гц, медленно ухудшаются относительно типовых значений, указанных в справочных данных на микросхему LTC2348-18, и на частоте 1 кГц отношение сигнал/шум падает до 94 dBFS, а THD увеличиваются до –85 дБ. На Рисунок 5 изображена зависимость суммарной ошибки смещения, вносимой драйвером LT6020 и АЦП, от частоты выборки. Первоначальное смещение находится на уровне менее единицы младшего разряда (LSB), и начинает ухудшаться, когда частота выборке превысит 10 kSPS.

Прецизионный драйвер 8-канального 18-битного АЦП на основе микромощных ОУ
Рисунок 5.Зависимость суммарной ошибки смещения,
вносимой драйвером LT6020 и АЦП, от
частоты выборки для схемы на Рисунке 1.

Заключение

Простой драйвер 18-битного АЦП LTC2348-18, состоящий из микросхемы маломощного прецизионного сдвоенного ОУ LT6020, включенного в конфигурации неинвертирующих буферов, рассеивает всего 3 мВт (максимум) на один канал, а сам АЦП при частоте выборки 10 ksps потребляет мощность 45 мВт. При частоте выборки 10 ksps измеренное отношение сигнал/шум равно 95.8 дБ, THD составляет –109 дБ, а измеренное смещение не достигает даже одной единицы младшего разряда.

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (1)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"